TW201543061A - 閃光體面板、輻射顯像裝置及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

一種閃光體面板，包含有一基板，包含有一正面以及一背面；一第一閃光體層，嵌入於該基板的該正面至一第一預定深度；以及一第二閃光體層，嵌入於該基板的該背面至一第二預定深度。

Description

閃光體面板、輻射顯像裝置及其製作方法
本發明係有關於輻射顯像技術領域，特別是有關於一種創新的閃光體面板以及使用該閃光體面板的輻射顯像裝置，而能進行多重能量的影像疊合，達到高解析度及高辨識率。
隨著醫療技術的進步，目前許多疾病均可透過X光醫療顯像或放射性掃描技術獲得迅速且正確的診斷，例如，胸腔X光照射、骨骼X光照射、牙齒X光照射、乳房X光照射，或電腦斷層造影(Computed Tomography,CT)等等。然而，現代人也因此接受到較以往更高的輻射劑量。因此，如何降低輻射劑量的吸收以及潛在的輻射傷害，一方面又要能提高顯像品質，一直是業界努力研究改善的目標。
一般而言，X光醫療顯像設備包括一X光管以及一輻射顯像裝置(radiation image sensor)。美國專利公開號2004/0211918A1即披露一種輻射顯像裝置，其包括一閃光體面板(scintillator panel)以及一影像感測器(imaging device)，其中閃光體面板係由一鋁基板以及柱狀結晶的摻雜鉈碘化銫(CsI：Tl)閃光體層所構成。在形成摻雜鉈碘化銫閃光體層之前，在鋁基板表面先形成一氟化鎂(MgF2)層。形成有摻雜鉈碘化銫閃光體層的鋁基板需另以高分子薄膜完全密封包覆，以防止摻雜鉈碘化銫潮解。
然而，上述先前技藝仍有諸多缺點，例如，其製程繁複昂貴，且製程中使用的鉈具有很強的毒性，因此必須採用精密廢氣過濾系統以避免造成環境汙染。而受限於材料特性，鉈通常無法與碘化銫均勻混合，只能達到 淺層摻雜，使得其光轉化效率不佳，需要較高能量的X光進行曝光。而且，摻雜鉈碘化銫柱狀晶體的厚度需提高到600微米以上，才能達到所要的發光效率。此外，摻雜鉈碘化銫本身具水解特性，易受環境濕氣影響，保存不易。
目前已知的閃光體都是由單一材質所組成，對於不同的X光-能量只有單一的量化效能(quantum efficiency)及轉換效能(conversion efficiency)，對於穿透物體或人體的X光能量，只能形成單一的能量轉換影像。單一影像無法診斷病灶的問題，只能借助更高劑量的輻射影像，如電腦斷層或3D影像重建，如此會此造成輻射劑量的增加，有害人體健康。由此可知，業界仍須要一種新穎的輻射顯像裝置及閃光體面板，以解決上述先前技藝之不足與缺點。
本發明之主要目的即在提供一種創新的閃光體面板及輻射顯像裝置，能進行多重-量化效能及轉換效率產生的疊合影像，達到高解析度及提高病灶的辨識率，達到減少輻射照射次數進而達成降低輻射劑量的吸收效果。
本發明之另一目的即在提供一種創新的閃光體面板及輻射顯像裝置的製作方法，製程簡單、無毒且環保。
為達上述目的，本發明提供一種閃光體面板，包含有一基板，包含有一正面以及一背面；一第一閃光體層，嵌入於該基板的該正面至一第一預定深度；以及一第二閃光體層，嵌入於該基板的該背面至一第二預定深度。
本發明實施例另提供一種輻射顯像裝置，包含有一閃光體面板，結構前所述；以及一影像感測器，與該閃光體面板結合。其中該影像感測器包含薄膜電晶體(TFT)及PIN光二極體，CCD及CMOS影像偵測元件。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
1‧‧‧閃光體面板
2‧‧‧輻射顯像裝置
10‧‧‧基板
10a‧‧‧正面
10b‧‧‧背面
12‧‧‧第一閃光體層
14‧‧‧第二閃光體層
100‧‧‧影像感測器
102‧‧‧溝槽
104‧‧‧溝槽
d1‧‧‧深度
d2‧‧‧深度
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
A、B、C‧‧‧區域
第1A圖例示本發明閃光體面板的一正面上視圖。
第1B圖例示本發明閃光體面板的一背面上視圖。
第1C圖例示閃光體面板的透視圖，以同時顯示正面與背面的閃光體佈局的重疊圖案。
第2A圖是第1C圖中沿著切線I-I’所視的剖面示意圖。
第2B圖是第1C圖中沿著切線II-II’所視的剖面示意圖。
第3圖例示X光能譜對應本發明閃光體面板的各個閃光體區域。
第4圖及第5圖例示製作本發明閃光體面板的方法。
第6圖例示一輻射顯像裝置的剖面示意圖。
在下文中，將參照附圖說明細節，該些附圖中之內容亦構成說明書細節描述的一部份，並且以可實行該實施例之特例描述方式來繪示。下文實施例已描述足夠的細節俾使該領域之一般技藝人士得以具以實施。當然，亦可採行其他的實施例，或是在不悖離文中所述實施例的前提下作出任何結構性、邏輯性、及電性上的改變。因此，下文之細節描述不應被視為是限制，反之，其中所包含的實施例將由隨附的申請專利範圍來加以界定。
請參閱第1A圖至第1C圖、第2A圖至第2B圖，其中第1A圖例示本發明閃光體面板的一正面上視圖，第1B圖例示本發明閃光體面板的一背面上視圖，第1C圖例示閃光體面板的透視圖，以同時顯示正面與背面的閃光體佈局的重疊圖案。第2A圖是第1C圖中沿著切線I-I’所視的剖面示意圖，第2B圖是第1C圖中沿著切線II-II’所視的剖面示意圖。圖中僅繪示本發明閃光體面板的一部份。
根據本發明實施例，如第1A圖及第1B圖所示，本發明閃光體面 板1包括一基板10，其正面上設有棋盤狀的第一閃光體層12，埋入或嵌入基板10至一預定深度。根據本發明實施例，第一閃光體層12不會穿透基板10的整個厚度。根據本發明實施例，第一閃光體層12的上表面約略與基板10的表面齊平。
在基板10的背面則設有魚骨狀(或格柵狀)的第二閃光體層14，其埋入或嵌入基板10的背面，且僅埋入或嵌入基板10的背面內一預定深度。根據本發明實施例，第二閃光體層14不會穿透基板10的整個厚度。根據本發明實施例，第二閃光體層14的上表面約略與基板10的表面齊平。根據本發明實施例，第一閃光體層12不會直接接觸到第二閃光體層14。
如第1C圖、第2A圖及第2B圖所示，從第2C圖可看出，在基板10的正面的棋盤狀的第一閃光體層12與基板10的背面的魚骨狀的第二閃光體層14因重疊產生具有三種不同閃光體厚度的棋盤狀區域A、區域B及區域C陣列。
根據本發明實施例，區域A的閃光體厚度由基板10的正面的第一閃光體層12的厚度(t1)來決定，區域B的閃光體厚度由基板10的背面的第二閃光體層14的厚度(t2)來決定，而區域C的閃光體整體厚度則是第一閃光體層12的厚度與第二閃光體層14的厚度的總和(t1+t2)。
熟習該項技藝者應能理解，圖中佈局圖案僅為例示說明，基板10的正面及背面亦可搭配其它的佈局圖案。
根據本發明實施例，基板10需為對可見光透光的透明基板，例如，高分子基板、塑膠基板、玻璃基板、石英或石英玻璃等，其中高分子基板可以是，例如，聚亞醯胺(polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate),PMMA)等等，但不限於此。
根據本發明實施例，第一閃光體層12的厚度(t1)與第二閃光體層14的厚度(t2)並不相同，舉例來說，第一閃光體層12的厚度(t1)小於第二閃光 體層14的厚度(t2)，使得第1C圖中的區域A的閃光體厚度小於區域B的閃光體厚度，而區域C的閃光體整體厚度最厚。
然而，熟習該項技藝者應能理解，第一閃光體層12的厚度(t1)與第二閃光體層14的厚度(t2)可以端視產品的設計需求，或搭配所使用的閃光體本身的材料特性，而加以調整，並不限於上述實例。換言之，在其它實施例中，第一閃光體層12的厚度(t1)與第二閃光體層14的厚度(t2)可以相同。
根據本發明實施例，閃光體(scintillator)係指可吸收X射線或其它電磁輻射源(例如伽瑪射線、UV光、可見光、紅外線等)並放射出可見光的材料。舉例來說，第一閃光體層12與第二閃光體層14的材質可以選自摻雜鈰(Ce)的溴化鑭(LaBr3：Ce)、摻雜鈰的碘化鑭鉀鹽(K2LaI5：Ce)、氟化鋇(BaF2)、鍺酸鉍(Bi4Ge3O12)、鎢酸鉛(PbWO4)、鎢酸鎘(CdWO4)、摻雜鈰的鋁酸釔(YAlO3：Ce)、摻雜鈰的鋁酸鎦(LuAlO3：Ce)、摻雜鈰的釔鋁石榴石螢光粉體(Y3Al5O12：Ce)、摻雜鈰的鎦鋁石榴石螢光粉體(Lu3Al5O12：Ce)、摻雜鈰的矽酸釓(CdSiO5：Ce)或摻雜鈰的矽酸鎦(LuSiO5：Ce)，或以上組合，但本發明不限上述材料。例如，在其它實施例中，第一閃光體層12與第二閃光體層14的材質可以是摻雜鉈的碘化銫(CsI：Tl)或摻雜鉈的碘化鈉(NaI：Tl)。
根據本發明實施例，第一閃光體層12與第二閃光體層14可以是由相同材質所構成的，但是，在其它實施例中，第一閃光體層12與第二閃光體層14也可以是由不同材質所構成。此外，在基板10的正面及背面，亦可能埋入或嵌入兩種或兩種材質以上的閃光體。
第3圖例示X光能譜對應本發明閃光體面板1的各個閃光體區域A、B、C。如第3圖所示，由於本發明閃光體面板1的各個區域A、B、C具有不同的材質或厚度的閃光體，因此能相對應X光管(或其它激發光源)的不同波段的能量，穿過物體或人體後，所產生衰減後的能量光譜，進而依此光譜產生出不同區段X光能階的特徵影像，使得各能量的X光皆可達最高的轉換效能。
本發明閃光體面板1的設計具備辨別不同X光能量之特性。人體及動物的各組織針對不同的X光波段有不同的吸收率，故本發明閃光體面板1的設計能有效的、清楚的分辨出不同組織的灰階顯像，幫助醫師提高疾病診斷的準確性。
此外，由於本發明閃光體面板1的設計可同時針對不同波段的X光能量進行有效的利用，故能降低X光劑量，減少對人體或動物的潛在輻射傷害。根據本發明實施例，如第3圖所示，區域A、B、C可以分別對應X光的低能X光、中能X光及高能X光範圍，因此，僅需照射一次，即可同時獲得低、中、高能X光產生的影像，故達到在低輻射劑量的情性下，得到最多的影像資料。此外，搭配不同材質的閃光體，本發明閃光體面板1還能達成彩色顯像之效果。
第4圖及第5圖例示製作本發明閃光體面板的方法。首先，如第4圖所示，加工一透明的基板10，於基板10的正面10a及背面10b分別形成具有特定佈局圖案的溝槽102及溝槽104，其中上述特定佈局圖案可以如第1A圖及第1B圖所示，但不限於此。於基板10的正面10a的溝槽102其深度為t1，於基板10的背面10b的溝槽104其深度為t2。
上述加工基板10以形成溝槽102及溝槽104的方法可以包括：射出成型、模鑄法、微小鑽頭鑽孔、雷射、蝕刻法、噴砂鑽孔等，可達到畫素尺寸20至200微米的精密度。接著，如第5圖所示，於基板10的正面10a的溝槽102內填入第一閃光體層12，並於基板10的背面10b的溝槽104內填入第二閃光體層14，並施以平坦化，如此即獲得本發明閃光體面板1。根據本發明實施例，閃光體可以粉體、膠體或膏狀形式進行填入，但不限於此。由於第一閃光體層12及第二閃光體層14的厚度由溝槽102及溝槽104的深度來決定，故不會受限於晶體長晶能力。
第6圖例示一輻射顯像裝置的剖面示意圖。如第6圖所示，將第5圖中的閃光體面板1與一影像感測器100結合，即獲得輻射顯像裝置2。圖 中，影像感測器100係結合在閃光體面板1的背面，然而，在其它實施中，影像感測器100係結合在閃光體面板1的正面。根據本發明實施例，影像感測器100可以是薄膜電晶體(TFT)及PIN光二極體，CCD及CMOS影像偵測元件，但不限於此。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧閃光體面板
12‧‧‧第一閃光體層
14‧‧‧第二閃光體層
A、B、C‧‧‧區域

Claims (12)

  1. 一種閃光體面板，包含有：一基板，包含有一正面以及一背面；一第一閃光體層，嵌入於該基板的該正面至一第一預定深度；以及一第二閃光體層，嵌入於該基板的該背面至一第二預定深度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該基板為對可見光透光的透明基板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之閃光體面板，其中該透明基板包含高分子基板、塑膠基板、玻璃基板、石英或石英玻璃。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之閃光體面板，其中該高分子基板包含聚亞醯胺(polyimide,PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate),PMMA)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該第一閃光體層不會直接接觸到該第二閃光體層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該第一閃光體層係選自以下群組：摻雜鈰(Ce)的溴化鑭(LaBr3：Ce)、摻雜鈰的碘化鑭鉀鹽(K2LaI5：Ce)、氟化鋇(BaF2)、鍺酸鉍(Bi4Ge3O12)、鎢酸鉛(PbWO4)、鎢酸鎘(CdWO4)、摻雜鈰的鋁酸釔(YAlO3：Ce)、摻雜鈰的鋁酸鎦(LuAlO3：Ce)、摻雜鈰的釔鋁石榴石螢光粉體(Y3Al5O12：Ce)、摻雜鈰的鎦鋁石榴石螢光粉體(Lu3Al5O12：Ce)、摻雜鈰的矽酸釓(CdSiO5：Ce)或摻雜鈰的矽酸鎦(LuSiO5：Ce)，或以上組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該第二閃光體層係選自以下群組：摻雜鈰(Ce)的溴化鑭(LaBr3：Ce)、摻雜鈰的碘化鑭鉀鹽(K2LaI5：Ce)、氟化鋇(BaF2)、鍺酸鉍(Bi4Ge3O12)、鎢酸鉛(PbWO4)、鎢酸鎘(CdWO4)、摻雜鈰的鋁酸釔(YAlO3：Ce)、摻雜鈰的鋁酸鎦(LuAlO3：Ce)、摻雜鈰的釔鋁石榴石螢光粉體(Y3Al5O12：Ce)、摻雜鈰的鎦鋁石榴石螢光粉體(Lu3Al5O12：Ce)、摻雜鈰的矽酸釓(CdSiO5：Ce)或摻雜鈰的矽酸鎦(LuSiO5：Ce)，或以上組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該第一閃光體層與該第二閃光體層由相同材質所構成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該第一閃光體層與該第二閃光體層由不同材質所構成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之閃光體面板，其中該第一預定深度不同於該第二預定深度。
  11. 一種輻射顯像裝置，包含有：一閃光體面板，結構如申請專利範圍第1項所述；以及一影像感測器，與該閃光體面板結合。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之閃光體面板，其中該影像感測器包含薄膜電晶體(TFT)及PIN光二極體，CCD及CMOS影像偵測元件。
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